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数控机床故障分析、诊断与维护

作者 :丛伟更新时间:2015-1-30

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(广东省机械进出口股份有限公司  广东  广州  510080)


摘  要:笔者结合自身多年的实际工作经验,并参考大量文献资料,从数控机床的故障分析、数控机床的维护、数控机床诊断方法和数控机床维修人员水平等方面谈了自己的看法。

关键词:数控;机床;故障;分析;诊断;维护。


一、数控机床维修人员水平过硬是数控机床诊断与维修的重要基石

数控机床的故障种类繁多,同一故障症状对应着多种引起故障的原因;同一种故障原因又可以起多种故障症状,这时故障信号提供的信息非常有限。 因此,用简单的方法往往难以排出,如何透过故障现象,在较短时间内找到故障症结所在,这是衡量一个数控维修人员水平的重要标志。

对数控维修人员的具体要求是:一是要有较高的思想素质。工作勤恳,具有良好的职业道德,能够刻苦的钻研技术,有较丰富的实践经验。熟悉各种操作与编程,深入了解机床特性,掌握机床运行规律。二是有敏锐的观察力及清晰的头脑和思路。善于从各种复杂的现象中找出故障的脉络和本质。 不要只停留在现象的表面轻易下结论,甚至误判,造成扩大故障,造成不必要的损失。 不做分析的更换备件,非但找不到故障原因,还要浪费人力和物力。三是要注重汲取近期先进制造技术和数控技术的最新研究成果。 作为维修人员,必须不断地学习,更新知识结构,了解当今世界数控技术的动态。


二、数控机床的故障分析

1、机械部分故障。由运动失效所造成的故障,如减速箱、丝杠副、导轨副等处出现的故障比较容易发现和排除;而几何精度、运动精度、传动精度、位置精度等方面的超差,也可根据在加工件上出现的情况进行分析处理排除。如:几何精度超差一般是由于床身导轨、主轴轴承等部分超差造成的;传动精度超差,则可检查螺旋齿轮、同步齿形带等零件是否超差;运动精度超差检查起来一般是从机床导轨以及进给机构入手;位置精度超差,则要检查测量元件以及伺服系统是否正常。

2、电气部分故障。发生在各种继电器、接触器、线路等方面的故障,由于工人和技术人员都有相当的知识、技术和经验,较易发现和排除;而对于发生在数控系统硬件或软件上的故障,如PLC故障、NC故障、驱动系统故障、数据或程序丢失、处理错误等故障较常出现,判断和排除起来却比较困难。数控系统的维修是数控机床维修中的难点,由于其型号多、更新快,不同制造厂,不同型号的系统往往差别很大。因此,对维修人员的素质要求较高。

3、液压/气动系统故障。液压/气动系统的故障主要表现在传动与控制方面。若是驱动部分的故障,应该检查液压泵;若是执行部分的故障,应该检查修理液压缸、液压马达等处;若是控制部分发生了故障,则要检查方向阀、压力阀、流量控制阀等处;若故障发生在辅助部分,就要考虑是否是滤油器、油箱、蓄能器、管件、密封件等处出现了问题。


三、几种数控机床诊断方法

利用人的感观对一些有外部现象的故障进行直观的检查判断,是诊断过程中的首选手段,但对于许多软件故障等引发的故障是感触不到的,必须采用先进的测试手段来进行诊断。1、直观法。这是最先使用的方法,即利用 五字诀:问、看、听、触、嗅来判断故障的原因。(1)问。问机床操作者故障发生时所处的操作状态、故障发生的经过和现象,弄清是突发的还是渐发的,以及该机床以前发生过的同类故障情况等。通常询问以下情况:①机床开动时有哪些异常现象;②对比故障前后工件的精度和表面粗糙度,分析故障原因;③传动系统是否正常,出力是否均匀,背吃刀量和进给量是否减小等;④润滑油牌号是否符合规定,油量是否适当。⑤机床何时进行过保养检修等。

(2)看。观察故障现象、机床状态、工件等,判断故障产生的区域、位置;包括:看转速,看颜色,看伤痕,看工件表面,看变形等。在这里以看工件表面为例,粗糙度 Ra 数值大,主要是主轴与轴承间隙大,或进给机构间隙大,传动部件松动,机床出现共振或爬行现象; 工件表面有波纹,若波纹数与主轴传动齿轮数相等,则表明主轴齿轮啮合不良。

(3)听。听机床运行时异响产生的部位,判断是否属于齿轮联轴器、齿轮传动副、滚珠 丝杠螺母副等处发生的故障。

(4)触。用手触摸机床是否有发热、振动现象,电子元件是否有虚连松动现象。触摸 发热件时,先用手指背后用手指肚,以防烫伤。

(5)嗅。根据有无焦煳味来判断是否产生剧烈摩擦或电气元件是否烧毁。

2、初始化复位法:一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警和系统断电或电池欠电压造成故障,则必须对系统进行初始化清除,对于系统紊乱等故障,我们还可以通过系统复位键使系统恢复到出厂时的状态。

3、诊断功能法:数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态,不但能将故障诊断信息显示出来,而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态。主要对CNC装置中最关键的硬件和系统控制软件进行诊断。PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,甚至能对某些重要的芯片是否插装到位、规格型号是否正确进行诊断。

4、替换法:利用备用模块、电路板、集成电路和其它零部件替换怀疑有故障疑点的模块或电路板,观察故障转移的情况,这是常用而简便的故障检测方法。

5、隔离法:在维修过程中,有些故障是关系到一个很长的链,如果一个个部件诊断排除,既费时,又烦琐。如果以某一部件为界隔离一部分后再进行排除,有时起到事半功倍的效果。6、测量法:当系统发生故障后,利用万用表、相序表、示波器、振动检测仪、电脑等仪器,按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压,电源,脉冲信号等疑点进行实测判断,将测量值与正常值进行比较,分析故障所在。如果在位置、时间控制上出现问题,我们可以用计算机通过PLC进行监测或修改。


四、数控机床的维护

对于数控机床来说,合理的日常维护措施,可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

1、针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程,建立工作、故障、维修历史档案。包括维修保养内容以及功能器件和元件的更换及保养周期。

2、保持良好的工作环境,在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物,一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上,很容易引起元器件之间绝缘电阻下降,甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修,一般情况下不允许随便开启柜门,更不允许在使用过程中敞开柜门。

3、保证独立的电源,使电源保持稳定,对数控系统的电网电压要实行时时监控,一旦发现超出正常的工作电压,就会造成系统不能正常工作,甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视,配置稳压器以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

4、数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的,要注意将电刷从直流电动机中取出来,以免由于化学腐蚀作用,是换向器表面腐蚀,造成换向性能受损,致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。


总之,在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进入状态,缩小检测范围,直触故障根源是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面,也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。


参考文献:

[1]高白川.浅谈数控机床诊断与维修的方法[J].科技信息2010(08);

[2]王申银.典型数控机床的故障诊断与维护和专家系统的研究[D].山东科技大学2006(05);

[3]张道江;顾吉;王进.怎样提高数控机床诊断和维修的能力[J].科技风2011(02);

[4]刘占朝.浅谈数控机床的维护与故障诊断[J].华章2011(07)。

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